Энергия, ток и напряжение.

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Ответить
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Pablo писал(а):С точки зрения здравого смысла сопротивление в 1 ОМ уравнивает между собой напряжение и ток в плане энергетики.
Численно, но не по смыслу. Энергетика присутствует в напряжении(по определению),
а ток(поток) энергетики сам по себе не содержит(разве что m*V^2/2).
Реклама
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Численно, но не по смыслу.
Таки да. Только численно!
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Реклама
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Что то с током не все ясно.
У Хоровица написано что ток (наверное имелось в виду сила тока) это скорость движения заряда.
Давайте по порядку:

А как собственно заряд в проводниках движется? Ведь скорость распространения тока в проводнике практически равна скорости света! Если мы говорим о скорости или о кол-ве заряда в ед. времени, то наверное и это вопрос как-то утрясти необходимо!
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

У Хоровица написано что ток (наверное имелось в виду сила тока) это скорость движения заряда.
Скорее, скорость переноса заряда в смысле величины из точки в точку. Т.е., как быстро он убывает в одной точке и приходит в другую. К скорости непосредственно заряда как частицы сила тока имеет опосредованное отношение.
Ведь скорость распространения тока в проводнике практически равна скорости света!
Скорости света равна скорость распространения поля. Скорость направленного движения электронов в металле - порядка сантиметров в секунду.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Двоешник писал(а):Что то с током не все ясно.
У Хоровица написано что ток (наверное имелось в виду сила тока) это скорость движения заряда.
Давайте по порядку:

А как собственно заряд в проводниках движется? Ведь скорость распространения тока в проводнике практически равна скорости света! Если мы говорим о скорости или о кол-ве заряда в ед. времени, то наверное и это вопрос как-то утрясти необходимо!
Сила эл. тока - это протекающий по проводнику заряд в единицу времени.
В СИ - [Кл/с].
Скорость распространения эл. поля в проводнике <= с(скорости света в пустоте).
Т.е. на участке проводника заряд начинает направленно двигаться когда на участке
появляется разность потенциалов.
И скорость элементарных зарядов(электронов/ионов) в проводящей среде весьма не высока.
Значительно меньше скорости теплового движения при комнатной температуре.
Реклама
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Представьте себе электрическую цепь состоящую из источника тока, выключателя и резистора.
Напряжение на батарее 1В, резистор 1Ом. Замыкаем выключатель, в цепи появляется ток равный (если не принимать в расчеты вн.сопрот. источника) 1А
Ток во всей цепи одинаков, где бы я не измерил его: до, после резистора - одинаков.
1А это 1Кулон в секунду. Вот в данной схеме сколько кулон в секунду мы имеем до резистора и сколько после? При этом резистор рассеивает 1 Ватт, мне кажется это также немаловажный факт.
Реклама
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Вот в данной схеме сколько кулон в секунду мы имеем до резистора и сколько после? При этом резистор рассеивает 1 Ватт, мне кажется это также немаловажный факт.
Согласно закону сохранения заряда в такой схеме через любое сечение проводника или резистора за одну секунду проходит заряд в 1 Кулон.

Мощность, рассеиваемая на резисторе, передается ему от источника посредством энергии поля.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Двоешник писал(а):Представьте себе электрическую цепь состоящую из источника тока, выключателя и резистора.
Напряжение на батарее 1В, резистор 1Ом. Замыкаем выключатель, в цепи появляется ток равный (если не принимать в расчеты вн.сопрот. источника) 1А
Ток во всей цепи одинаков, где бы я не измерил его: до, после резистора - одинаков.
1А это 1Кулон в секунду. Вот в данной схеме сколько кулон в секунду мы имеем до резистора и сколько после? При этом резистор рассеивает 1 Ватт, мне кажется это также немаловажный факт.
Так Вы собсно сами-же и ответили на последующий вопрос. :))

По поводу рассеиваемой мощности:
Активная мощность P=U*I=1В*1А . 1В = 1Дж/Кл, 1А = 1Кл/с. Кулоны сократились,
остались Дж/с, что собственно и есть мощность, т.е. работа в единицу времени.
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

YS писал(а):
Вот в данной схеме сколько кулон в секунду мы имеем до резистора и сколько после? При этом резистор рассеивает 1 Ватт, мне кажется это также немаловажный факт.
Согласно закону сохранения заряда в такой схеме через любое сечение проводника или резистора за одну секунду проходит заряд в 1 Кулон.

Мощность, рассеиваемая на резисторе, передается ему от источника посредством энергии поля.
Ar-Gen-Tum и YS, спасибо большое за то что принимаете участие в обсуждении этих на первый взгляд глупых вопросов, я не прикалываюсь или что-то в этом духе, мне просто необходимо поглубже разобраться в этих всех понятиях, ведь физ. принципы действия конденсаторов, катушек индуктивности и многого другого без этого мне будут недоступны.
Итак, подведем итог: сила тока это кол-во движущегося заряда отнесенное ко времени, или Кулоны в секунду.
Хорошо, а почему тогда это все называется силой? Мне кажется это не очень удачное название!

В предыдущем примере с резистором на нем (резисторе) выделяется мощность, и вы говорите что энергию к этому резистору передало поле. Хорошо, а как именно это происходит? Если энергию переносит не заряд а поле то какие функции выполняет заряд? А что такое поле? Интересно ваше мнение, в книгах попозже почитаю.
И еще какая природа падения напряжения на резисторе из предыдущего примера? Что это означает в такой системе из источника и сопротивления? Вот какая физика процесса? Спасибо!
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Двоешник писал(а): ...
В предыдущем примере с резистором на нем (резисторе) выделяется мощность, и вы говорите что энергию к этому резистору передало поле. Хорошо, а как именно это происходит? Если энергию переносит не заряд а поле то какие функции выполняет заряд? А что такое поле? Интересно ваше мнение, в книгах попозже почитаю.
И еще какая природа падения напряжения на резисторе из предыдущего примера? Что это означает в такой системе из источника и сопротивления? Вот какая физика процесса? Спасибо!
1. Про поле известно лишь то, что оно существует и обладает некоторыми физ. свойствами.
Эл. поле связано с эл. зарядом. Т.е. заряд(электрон/ион) обладает эл. полем
и соответственно его и переносит.
Если взять заряд и в его поле поместить пробный заряд, то между зарядами возникнет взаимодействие.
Кулоновская сила. Как известно работа=сила*перемещение, то при перемещении пробного
заряда будет совершаться работа. Так вот, если пробный заряд из бесконечности
переместить в некоторую точку эл. поля, то потенциал этой точки будет определяться
отношением совершенной работы к пробному заряду.
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Дубль.

(Днем на форум лучше ваще не заходить. Тупит страшно.)
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Ar-Gen-Tum и YS, спасибо большое за то что принимаете участие в обсуждении этих на первый взгляд глупых вопросов
Эти вопросы не так глупы, как может показаться. В свое время над ними бились лучшие умы человечества. Да и сейчас в вопросах поля остается много неясного. Так что это вполне закономерные вопросы. :beer:
Итак, подведем итог: сила тока это кол-во движущегося заряда отнесенное ко времени, или Кулоны в секунду.
Точно так.
Хорошо, а почему тогда это все называется силой? Мне кажется это не очень удачное название!
Да, не очень удачное. Это дань традиции, не более. Например, по-английски ток называется current, сила тока - current intensity. Хотя, чаще всего пишут просто current (как и по-русски чаще всего говорят просто "ток", подразумевая "сила тока") Как видно, никаких сил.
В предыдущем примере с резистором на нем (резисторе) выделяется мощность, и вы говорите что энергию к этому резистору передало поле. Хорошо, а как именно это происходит? Если энергию переносит не заряд а поле то какие функции выполняет заряд?
В проводнике есть свободные заряды. Поле, создаваемое источником, проявляет себя, действуя на заряды (и как раз поле распространяется со скоростью света). Т.е., как только мы замкнули ключ, и тем самым позволили зарядам течь, ВСЕ заряды на всем протяжении контура моментально (за промежуток, равный времени, которое понадобилось полю, чтобы распространиться в проводниках) пришли в движение. Поскольку скорость света очень велика, они начали двигаться и в проводе, и в источнике, и в резисторе почти одновременно. Причина - сила, с которой действует на них поле. Но в проводнике есть еще и узлы кристаллической решетки (или еще что-то неподвижное, если это не кристаллическая структура). Так вот, зарядоносители иногда по пути "врезаются" в узлы решетки, и "раскачивают" их. Но это на микроуровне. А что мы почувствуем, приложив к этому палец? Тепло! Ибо движение атомов ощущается как тепло.

Естесственно, врезавшись в узел заряд теряет энергию, т.е. замедляется. А поле разгоняет его снова. Но поле берется от источника, и потому разгон происходит именно за счет его энергии. Таким образом, энергия источника переходит в тепловую энергию куска провода.

А что такое поле? Интересно ваше мнение, в книгах попозже почитаю.
Ну, я еще не настолько велик и известен, чтобы позволить себе пропагандировать особое мнение относительно того, что такое поле. :))) Потому процитирую Википедию:
Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля, особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах).
Таки да. Особый вид материи. Что это - не знает никто. Никто не видел поля, никто не слышал поля, никто не трогал его - его существование и реальность определяется действием на заряды.
И еще какая природа падения напряжения на резисторе из предыдущего примера? Что это означает в такой системе из источника и сопротивления? Вот какая физика процесса
Как я уже говорил, проходя через резистор, заряд теряет энергию, врезаясь в узлы решетки, а поле постоянно разгоняет его, пополняя запас его энергии путем совершения над ним работы по его разгону. Так вот напряжение показывает, сколько работы надо совершить, чтобы протолкнуть единичный заряд через этот резистор.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Потрогал лапой паяльник
Аватара пользователя
Сообщения: 362
Зарегистрирован: Вс окт 10, 2010 17:43:48
Откуда: Воронеж

Сообщение Necroteeth »

а вот такой вопрос - в момент коммутации цепи ток изменяется сразу во всей цепи или постепенно от одной его части до другой? имеется в виду такая цепь, где при коммутации возникает переходный процесс
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Necroteeth писал(а):а вот такой вопрос - в момент коммутации цепи ток изменяется сразу во всей цепи или постепенно от одной его части до другой? имеется в виду такая цепь, где при коммутации возникает переходный процесс
Постепенно. Со скоростью распространения эл. магн. поля.
В хороших аналоговых осциллографах ставилась линия задержки из длинного
коаксиального кабеля.
Чтобы не терять часть сигнала, от момента срабатывания триггера до начала развертки.
Модератор
Аватара пользователя
Сообщения: 13490
Зарегистрирован: Ср ноя 26, 2008 16:34:25
Откуда: Тамбовская обл.

Сообщение ploop »

Постепенно. Со скоростью распространения эл. магн. поля.
В хороших аналоговых осциллографах ставилась линия задержки из длинного
коаксиального кабеля.
Чтобы не терять часть сигнала, от момента срабатывания триггера до начала развертки.
Ну если быть точным - да, постепенно, но скорость распространения поля близка к скорости света, и линии задержки в приборах никакого отношения к этому не имеют.

В реальных (не идеальных) условиях действуют другие составляющие электрических цепей - индуктивности и ёмкости. Вот они и задают скорость нарастания сигнала, и так же прочие прелести переходных процессов (резонансы и т.д.), именно поэтому используются всяческие ухищрения.
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

ploop писал(а):
Постепенно. Со скоростью распространения эл. магн. поля.
В хороших аналоговых осциллографах ставилась линия задержки из длинного
коаксиального кабеля.
Чтобы не терять часть сигнала, от момента срабатывания триггера до начала развертки.
Ну если быть точным - да, постепенно, но скорость распространения поля близка к скорости света, и линии задержки в приборах никакого отношения к этому не имеют.
...
:))
Линии задержки отношение как раз имеют ... к задержке.
Распределенная емкость и индуктивность в кабеле уменьшают фазовую скорость распространения
эл. магн. поля.
Но, даже если-бы и не уменьшали, то скорость распространения все равно-бы не превысила
значение в 30см/нс. Стал быть кабель в 3-и метра обеспечит задержку >= 10нс.
Модератор
Аватара пользователя
Сообщения: 13490
Зарегистрирован: Ср ноя 26, 2008 16:34:25
Откуда: Тамбовская обл.

Сообщение ploop »

Ну это уже гигагерцовые диапазоны, т.к. СВЧ не интересовался, спорить не буду.
Ответить

Вернуться в «Теория»